快充——磷酸铁锂电池的新突破点

不同的电池资料系统，有着不同的优缺点，新的电池资料系统迭出，大有“青出于蓝而胜于蓝”的趋势，尤其是三元资料在电动大巴上解禁之后，该系统有着越来越高的呼声。磷酸铁锂资料系统作为当时电池资料系统的中坚力量，在其能量密度越来越接近上限的时候，是否还有其他的杀手锏以保证其自立于商场?磷酸铁锂电池资料的前景颇受重视。

磷酸铁锂的“危”与“机”

锂离子电池的正极资料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂、三元资料等。从工作原理上讲，磷酸铁锂也是锂离子的嵌入/脱嵌过程，这一原理与钴酸锂、锰酸锂等相同。磷酸铁锂经常被拿来与三元锂电池做比较，二者经常成为业内争议的焦点。

这两种资料都会在一定温度下发作分化，三元资料在200摄氏度左右即发作分化，而磷酸铁锂资料在800摄氏度左右分化，这意味着，三元资料更易成为火灾事故“爪牙”，三元电池要完成和磷酸铁锂相同程度的安全水平，对技能和工艺的要求更高。

然而，磷酸铁锂的能量密度低于三元电池。磷酸铁锂电池单体能量密度约145Wh/kg，相比之下，三元电池能量密度较高，三元锂电池单体能量密度约220Wh/kg。因而，鉴于磷酸铁锂的资料特性，业内频传磷酸铁锂电池能量密度进步空间有限，未来或被其他电池系统替代。

在知识产权日益被重视的当下，磷酸铁锂于此不及三元，这对磷酸铁锂电池的发展有所掣肘。最早有关磷酸铁锂的专利申请在1993年6月25日由FXMITTERMAIER&SOEHNEOHG(DE)取得，并于同年8月19日公布申请成果。磷酸铁锂的基础专利被美国德州大学所有，而碳包覆专利被加拿大人所申请，这两个基础性专利很难绕过去。而业内机构2017年对车用镍钴锰三元锂电池行业全球专利的统计显示，无论是其他国家的专利布局仍是中国境内的技能创新保护意识，锰钴镍三元锂电池的技能研制都是当时的技能热点，我国镍钴锰三元锂电池专利申请量在世界上遥遥领先。因而，在专利方面，磷酸铁锂的优势不及三元电池。

在能量密度方面，磷酸铁锂的天花板略低，可发挥空间不大，但在用户所关心的充电速度方面打开了一扇窗。快充作为新能源轿车发展有必要攻克的技能路径，其关于缓解续航路程焦虑、减少充电时间等有着明显的效果，因而，快充成为车企和电池企业的发力方向，也成为磷酸铁锂电池未来应用的一个亮点。

此外，在2016年12月底发布的新能源轿车补助调整方案中，“3C-5C、5C-15C、15C+”三个档次的快充倍率，可分别取得0.8倍、1倍、1.4倍补助，在该方针鼓励下，走磷酸铁锂技能路线的企业加大了在快充方面的研制力度，快充使磷酸铁锂电池取得了的新突破点。

快充技能的核心就是在不影响电芯寿数和安全性的前提下，经过化学系统的设计，加速锂离子在正负极移动的速度，很多快充技能都是围绕这一点进行优化。对磷酸铁锂电池快充的研制，宁德年代和沃特玛具有代表性。

宁德年代的磷酸铁锂快充技能比较老练，正极方面，宁德年代开发了“超电子网”技能，在保证快充电池系统的安全性和可靠性的基础上，使磷酸铁锂的电子具有优异的导电性能，可达三元资料的1000倍。负极方面，宁德年代选用“快离子环”技能，在石墨表面打造一圈“高速公路”，加快了锂离子在石墨层的嵌入，充电倍率可达4C~5C，并能保证系统等级70Wh/kg以上的能量密度，完成10000次的循环寿数。此外，为了让快充习惯不同的工作环境，宁德年代还专门开发了热办理系统，保证在低温和高温的环境里完成快充。

宁德年代总裁黄世霖表示，宁德年代将开发更老练的电池快充技能，合作充电需求布设专业化集中充电站，满意商场对远距离行驶和短时间充电的需求。据了解，宁德年代将逐渐进步电池能量密度，进步电动轿车的续航路程，2017年年末前推出新技能，争夺生产出充电10分钟、续航300公里的电池产品。

经过对沃特玛的调研和相关资料的查阅，电池中国网了解到，沃特玛是磷酸铁锂资料系统的坚决拥护者，它在磷酸铁锂快充方面一直在发力。正极方面，沃特玛使用粒径更小的磷酸铁锂资料，目前商场上遍及的磷酸铁锂粒径在300~600nm之间，而沃特玛只用100~300nm的磷酸铁锂资料，然后使锂离子具有更快的搬迁速度，可完成更大倍率的电流进行充放电。在负极端，沃特玛相同选用粒径更小的人造石墨进行碳包覆——小粒径有利于锂离子的脱离和嵌入;碳包覆能对电池的循环寿数进行优化改善，微孔的碳结构有利于电解液的吸附，然后起到改善循环寿数的效果。

在安全防护措施方面，沃特玛电池选用圆柱结构，并在惯例安全设备外设有通气管设备和拉断开启设备。通气管设备能保证内部气压的平衡，可防止电芯内局部气压过高导致电池爆炸的风险;而拉断开启设备在电池过充、过流、过热的情况下，会产气断开电路，停止电池内部的电化学反响，防止爆炸的发作。

磷酸铁锂电池近年来一直在电池系统中担纲主角，尽办理论能量密度上升空间有限，多传终将被其他电池资料替代，但磷酸铁锂找到了新的突破点，在快充方面向其他电池资料系统发起了应战。可以预见，未来，凭快充“一招鲜”，磷酸铁锂就可以走得更远。